Nghiên cứu của Đại học Quốc gia Pusan mang lại bước đột phá trong việc nâng cao hiệu suất của pin nhiên liệu oxit rắn bằng phương pháp phủ Rapid PrOx.
Cải thiện hiệu suất của pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) là rất quan trọng để thúc đẩy các công nghệ năng lượng sạch. Các nhà nghiên cứu từ Hàn Quốc đã phát triển một phương pháp nhanh chóng, thiết thực để lắng đọng một lớp oxit praseodymium (PrO x ) trên các điện cực composite zirconia ổn định lanthanum strontium manganite–yttria (LSM–YSZ). Lớp phủ PrO x này làm tăng đáng kể khả năng khử oxy và tăng hiệu suất điện cực, giảm điện trở phân cực tới 89% và tăng độ tin cậy và hiệu quả trong sản xuất năng lượng.
Nhu cầu năng lượng sạch ngày càng tăng trên toàn cầu thúc đẩy những tiến bộ trong các công nghệ như SOFC, được biết đến với khả năng chuyển đổi hydro và mêtan thành điện không phát thải. SOFC dựa vào các thành phần chính: điện cực (cực âm và cực dương) và chất điện phân, là những thành phần thiết yếu để chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện. Các thành phần này thường được làm từ các vật liệu như lanthanum stronti manganit (LSM) và yttria-stabilized zirconia (YSZ). Kết hợp LSM và YSZ để tạo thành LSM-YSZ giúp tăng cường độ ổn định và độ bền, đảm bảo tuổi thọ điện cực kéo dài.
Công nghệ SOFC hiện tại đang phải đối mặt với những thách thức, đáng chú ý là sự xuống cấp của điện cực, trầm trọng hơn ở nhiệt độ thấp hơn. Việc tăng cường phản ứng khử oxy (ORR) ở catốt là rất quan trọng để cải thiện dòng ion và hiệu suất cũng như độ bền chung của pin nhiên liệu. Việc giải quyết những vấn đề này là rất quan trọng để mở rộng các ứng dụng SOFC trong các hệ thống chuyển đổi năng lượng.
Để giải quyết những thách thức hiện tại, một nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư Beom-Kyeong Park đứng đầu gần đây đã tiến hành một nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất của điện cực LSM–YSZ trong SOFC. Nghiên cứu của họ, có sẵn trực tuyến từ ngày 22 tháng 3 năm 2024 và được công bố trên Tập 36 của Tạp chí Vật liệu Tiên tiến vào ngày 20 tháng 6 năm 2024, tập trung vào việc cải thiện điện cực LSM–YSZ bằng cách sử dụng các chất xúc tác nano như praseodymium oxide (PrO x ). Các chất xúc tác này, được biết đến với tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cao, đã được sử dụng để nâng cao hiệu quả của ORR.
Bằng cách sử dụng phương pháp lắng đọng điện hóa catốt (CELD), nhóm nghiên cứu đã lắng đọng hiệu quả các chất xúc tác nano PrOx lên điện cực LSM-YSZ trong vòng chưa đầy bốn phút mà không cần xử lý nhiệt.
Giáo sư Park nhấn mạnh tầm quan trọng và nêu rõ:
Chúng tôi khai thác các đặc tính xúc tác nổi bật của PrO x để tăng cường đáng kể hoạt động ORR của điện cực LSM–YSZ.
“Phương pháp CELD cung cấp giải pháp nhanh chóng và tiết kiệm chi phí, khả thi trong điều kiện vận hành tiêu chuẩn.”
Nghiên cứu đã chứng minh được sự cải thiện đáng kể về hiệu suất điện cực SOFC với lớp phủ PrO x , cho thấy điện trở giảm 89% ở nhiệt độ cao trong hơn 400 giờ. Đạt được mật độ công suất đỉnh 418 mW cm −2 ở 650°C vượt trội hơn các catốt khác. Nghiên cứu cũng khám phá lớp phủ đa thành phần (Pr, Ce) O x thông qua lắng đọng điện hóa, mở ra hướng đi để tối ưu hóa hơn nữa.
Giáo sư Park nhấn mạnh những tác động sâu rộng của nghiên cứu của họ, ông nêu rõ:
“Bằng cách cải thiện đáng kể hiệu suất và độ bền của điện cực, phương pháp của chúng tôi có thể mở đường cho việc áp dụng rộng rãi hơn các SOFC trong các hệ thống chuyển đổi và lưu trữ năng lượng. Sự tiến bộ này hứa hẹn rất lớn cho các ứng dụng đòi hỏi phải tạo ra nguồn điện đáng tin cậy và bền vững. Nó mở ra con đường để giảm thiểu phát thải khí nhà kính và tăng cường an ninh năng lượng toàn cầu.”
Cách tiếp cận sáng tạo này nhằm tạo ra các thiết bị năng lượng hiệu suất cao, bao gồm vật liệu hoàn toàn bằng gốm, mở ra tương lai đầy hứa hẹn cho công nghệ năng lượng sạch.
Nghiên cứu của Đại học Quốc gia Pusan mang lại bước đột phá trong việc nâng cao hiệu suất của pin nhiên liệu oxit rắn bằng phương pháp phủ Rapid PrOx.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
